В химията валентните електрони са електроните, разположени в най -външната електронна обвивка на елемент. Знанието как да се намери броя на валентните електрони в даден атом е важно умение за химиците, тъй като тази информация определя видовете химични връзки, които могат да се образуват. За щастие, всичко, от което се нуждаете, за да намерите валентните електрони, е редовната периодична таблица на елементите.
Стъпка
Част 1 от 2: Намиране на валентни електрони с периодичната таблица
Непреходни метали
Стъпка 1. Намерете периодичната таблица на елементите
Тази таблица е цветно кодирана маса, съставена от много различни кутии, съдържащи всички известни на човека химични елементи. Периодичната таблица предоставя богата информация за елементите - ще използваме част от тази информация, за да определим броя на валентните електрони в атома, който изучаваме. Обикновено можете да намерите тази информация на корицата на учебник по химия. Тук също има добри интерактивни маси, достъпни онлайн.
Стъпка 2. Означете всяка колона в периодичната таблица на елементи от 1 до 18
Обикновено в периодичната таблица всички елементи във вертикална колона имат еднакъв брой валентни електрони. Ако вашата периодична таблица все още няма номер във всяка колона, номерирайте го от 1 в най -лявата колона до 18 в най -дясната колона. В научен план тези колони се наричат "група" елемент.
Например, ако използваме периодичната таблица, където групите са неномерирани, бихме написали 1 над водорода (H), 2 над берилия (Be) и така нататък до 18 над хелия (He)
Стъпка 3. Намерете вашия елемент в таблицата
Сега намерете елемента, за който искате да знаете валентните електрони на масата. Можете да направите това, като използвате химическия символ (буквата във всяко поле), атомния номер (числото в горния ляв ъгъл на всяко поле) или всяка друга информация, достъпна за вас в таблицата.
-
За демонстрационни цели нека намерим валентните електрони за много често използван елемент: въглерод (С).
Този елемент има атомен номер 6. Този елемент се намира над група 14. В следващата стъпка ще търсим неговите валентни електрони.
- В този подраздел ще пренебрегнем преходните метали, които са елементи в квадратни блокове от групи 3 до 12. Тези елементи се различават леко от останалите, така че стъпките в този подраздел не се прилагат за този елемент. Вижте как да направите това в подраздела по -долу.
Стъпка 4. Използвайте номера на групи, за да определите броя на валентните електрони
Груповият номер на непреходен метал може да се използва за намиране на броя на валентните електрони в атома на елемента. Единично място на номера на групата е броят на валентните електрони в атома на елемента. С други думи:
- Група 1: 1 валентни електрони
- Група 2: 2 валентни електрона
- Група 13: 3 валентни електрона
- Група 14: 4 валентни електрона
- Група 15: 5 валентни електрона
- Група: 6 валентни електрона
- Група: 7 валентни електрона
- Група: 8 валентни електрона (с изключение на хелия, който има 2 валентни електрона)
-
В нашия пример, тъй като въглеродът е в група 14, можем да кажем, че един въглероден атом има четири валентни електрона.
Преходен метал
Намерете валентни електрони Стъпка 5 Стъпка 1. Намерете елементите от групи 3 до 12
Както бе отбелязано по -горе, елементите в групи 3 до 12 се наричат преходни метали и се държат различно от останалите елементи по отношение на валентните електрони. В този раздел ще обясним разликата, до известна степен често не е възможно да се присвоят валентни електрони на тези атоми.
- За демонстрационни цели, нека вземем Тантал (Ta), елемент 73. В следващите няколко стъпки ще потърсим неговите валентни електрони (или поне ще опитаме).
- Обърнете внимание, че преходните метали включват сериите лантанид и актинид (наричани още редкоземни метали) - два реда елементи, обикновено разположени в долната част на останалата част от таблицата, започвайки с лантан и актиний. Всички тези елементи включват група 3 в периодичната таблица.
Намерете валентни електрони Стъпка 6 Стъпка 2. Разберете, че преходните метали нямат традиционни валентни електрони
Разбирането, че причината преходните метали наистина не работят като останалата част от периодичната таблица, изисква малко обяснение как работят електроните в атомите. Вижте по -долу за бърз преглед или пропуснете тази стъпка, за да получите отговора веднага.
- Тъй като електроните се добавят към атомите, тези електрони се сортират в различни орбитали - по същество различни области около атома, където атомите са събрани. Обикновено валентните електрони са атомите в най -външната обвивка - с други думи, последните добавени атоми.
- По причини, които са малко сложни за обяснение тук, когато атомите се добавят към външната d обвивка на преходен метал (повече за това по -долу), първите атоми, които влизат в черупката, са склонни да действат като обикновени валентни електрони, но след това, електрони, той не се държи по този начин, а електроните от други орбитални слоеве понякога дори действат като валентни електрони. Това означава, че един атом може да има множество валентни електрони в зависимост от начина, по който се манипулира.
- За по -подробно обяснение разгледайте страницата с добри валентни електрони на Clackamas Community College.
Намерете валентни електрони Стъпка 7 Стъпка 3. Определете броя на валентните електрони въз основа на броя на техните групи
Отново номерът на групата на елемента, който разглеждате, може да ви каже колко валентни електрони има. За преходните метали обаче няма модел, който можете да следвате - номерът на групата обикновено ще съответства на редица възможни валентни електрони. Цифрите са:
- Група 3: 3 валентни електрона
- Група 4: 2 до 4 валентни електрона
- Група 5: 2 до 5 валентни електрона
- Група 6: 2 до 6 валентни електрони
- Група 7: 2 до 7 валентни електрони
- Група 8: 2 или 3 валентни електрона
- Група 9: 2 или 3 валентни електрона
- Група 10: 2 или 3 валентни електрона
- Група 11: 1 до 2 валентни електрона
- Група 12: 2 валентни електрона
- В нашия пример, тъй като Тантал е в група 5, можем да кажем, че Тантал има между два и пет валентни електрона, в зависимост от ситуацията.
Част 2 от 2: Намиране на валентни електрони чрез електронна конфигурация
Намерете валентни електрони Стъпка 8 Стъпка 1. Научете как да четете електронни конфигурации
Друг начин да намерите валентните електрони на даден елемент е с нещо, наречено електронна конфигурация. Електронната конфигурация може да изглежда сложна, но това е просто начин за представяне на електронните орбитали в атом с букви и цифри и е лесно, ако знаете какво правите.
-
Нека разгледаме примерна конфигурация за елемента натрий (Na):
-
- 1s22s22p63s1
-
-
Обърнете внимание, че тази електронна конфигурация просто повтаря модел като този:
-
- (номер) (буква)(номер по -горе)(номер) (буква)(номер по -горе)…
-
- … и т.н. модел (номер) (буква) първо е името на електронната орбитала и (номер по -горе) е броят на електроните в тази орбитала - това е!
-
Така че, за нашия пример казваме, че натрият има 2 електрона в 1 сек. Орбитала добавено 2 електрона в 2s. Орбитален добавено 6 електрона в 2р. Орбитали добавено 1 електрон в 3s орбиталата.
Общо 11 електрона - натрият е елемент номер 11, така че има смисъл.
Намерете валентни електрони Стъпка 9 Стъпка 2. Намерете електронната конфигурация за елемента, който изучавате
След като знаете електронната конфигурация на даден елемент, намирането на броя на валентните електрони е сравнително лесно (с изключение, разбира се, на преходните метали.) Ако сте получили конфигурацията от проблема, можете да преминете към следващата стъпка. Ако трябва да го потърсите сами, погледнете по -долу:
-
Ето пълната електронна конфигурация за унонокций (Uuo), елемент номер 118:
-
- 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24г105p66s24е145 д106p67s25е146г107p6
-
-
Сега, когато имате конфигурацията, всичко, което трябва да направите, за да намерите електронната конфигурация на друг атом, е да попълните този модел от нулата, докато не свършите електроните. Това е по -лесно, отколкото звучи. Например, ако искаме да създадем орбитална диаграма за хлор (Cl), елемент номер 17, който има 17 електрона, бихме го направили така:
-
- 1s22s22p63s23p5
-
- Забележете, че броят на електроните се увеличава до 17: 2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17. Просто трябва да промените сумата в последната орбитала - останалото е същото, защото орбитали преди последната орбитала са пълни.
- За други електронни конфигурации вижте също тази статия.
Намерете валентни електрони Стъпка 10 Стъпка 3. Добавете електрони към орбиталните черупки с правилото на октета
Когато електроните се добавят към атом, те попадат в различни орбитали в изброения по -горе ред - първите два електрона отиват в 1s орбиталата, следващите два електрона отиват в 2s орбиталата, следващите шест електрона отиват в 2p орбиталата и скоро. Когато работим с атоми извън преходните метали, казваме, че тези орбитали образуват орбитални черупки около атома, като всяка следваща обвивка е по -далеч от предишната обвивка. В допълнение към първата обвивка, която може да побере само два електрона, всяка черупка може да побере осем електрона (освен това отново при работа с преходни метали.) Това се нарича Правило на октета.
- Например, да речем, че разглеждаме елемента Бор (В). Тъй като атомният номер е пет, ние знаем, че елементът има пет електрона и неговата електронна конфигурация изглежда така: 1s22s22p1. Тъй като първата орбитална обвивка има само два електрона, знаем, че борът има само две черупки: една обвивка с два 1s електрона и една обвивка с три електрона от 2s и 2p орбитали.
- Като друг пример, елемент като хлор би имал три орбитални черупки: един с 1s електрони, един с два 2s електрона и шест 2p електрона и един с два 3s електрона и пет 3p електрона.
Намерете валентни електрони Стъпка 11 Стъпка 4. Намерете броя на електроните във външната обвивка
Сега, когато знаете електронната обвивка на вашия елемент, намирането на валентните електрони е много лесно: просто използвайте броя на електроните във външната обвивка. Ако най -външната обвивка е пълна (с други думи, ако най -външната обвивка има осем електрона или за първата обвивка има два), елементът става инертен и няма да реагира лесно с други елементи. Отново обаче това правило не се прилага за преходни метали.
Например, ако използваме бор, тъй като във втората обвивка има три електрона, можем да кажем, че борът има три валентни електрони.
Намерете валентни електрони Стъпка 12 Стъпка 5. Използвайте редовете на таблицата като стенографски начин за намиране на орбитални черупки
Хоризонталните редове в периодичната таблица се извикват "месечен цикъл" елемент. Започвайки в горната част на таблицата, всеки период съответства на броя на електронните обвивки, които атомът има в този период. Можете да го използвате като стенографски начин да определите колко валентни електрони има един елемент - просто започнете от лявата страна на периода при преброяване на електрони. Отново трябва да игнорирате преходните метали за този метод.
-
Например, ние знаем, че елементът селен има четири орбитални черупки, защото е в четвъртия период. Тъй като това е шестият елемент отляво в четвъртия период (игнорирайки преходните метали), ние знаем, че четвъртата му външна обвивка има шест електрона и по този начин селенът има шест валентни електрона.
Съвети
- Обърнете внимание, че електронната конфигурация може да бъде написана по кратък начин, като се използват благородните газове (елементи от група 18), за да се заменят орбитали в началото на конфигурацията. Например, електронната конфигурация на натрий може да бъде записана като [Ne] 3s1 - всъщност, същата като неона, но с един допълнителен електрон в 3s орбиталата.
- Преходните метали могат да имат валентни подови черупки, които не са напълно запълнени. Определянето на точния брой на валентните електрони в преходните метали включва принципи на квантовата теория, които не са обхванати от тази статия.
- Имайте предвид, че периодичната таблица се различава в различните държави. Затова проверете дали използвате правилната периодична таблица, за да избегнете объркване.
